Поліпірол як платформа глюкозного сенсора
Електрохімічним окисненням піролу на платиновому електроді в потенціодинамічному режимі синтезовано поліпірол. Осаджену поліпірольну плівку використали як платформу при виготовленні глюкозного біосенсора. Досліджено амперометричний відклик біосенсора на додані кількості глюкози. Ключові слова: бі...
Збережено в:
| Дата: | 2011 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Західний науковий центр НАН України і МОН України
2011
|
| Назва видання: | Праці наукового товариства ім. Шевченка |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/75765 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Поліпірол як платформа глюкозного сенсора / І. Демидчук // Праці Наукового товариства ім. Шевченка. — Л., 2011. — Т. XXVIII: Хемія і біохемія. — С. 113-117. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-75765 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-757652015-02-03T03:01:34Z Поліпірол як платформа глюкозного сенсора Демидчук, І. Хемія Електрохімічним окисненням піролу на платиновому електроді в потенціодинамічному режимі синтезовано поліпірол. Осаджену поліпірольну плівку використали як платформу при виготовленні глюкозного біосенсора. Досліджено амперометричний відклик біосенсора на додані кількості глюкози. Ключові слова: біосенсор, глюкозооксидаза, поліпірол, медіатор, амперометрія. It was applied electrochemical oxidation of pyrrol on platinum electrode for synthesis of polypyrrol in the potentiodynamic mode. Precipitated polypyrrol film was used as platform for designing of glucose biosensor. Amperometric response of the biosensor to glucose was investigated. Keywords: biosensor, glucose oxidase, polypyrrol, mediator, amperometry. Електрохимическим окислением пирола на платиновом електроде в потенциодинамическом режиме синтезирован полипирол. Осажденная полипирольная пленка использована в качестве платформы при изготовлении глюкозного биосенсора. Изучено амперометрический отклик биосенсора на доданные количества глюкозы. Ключевые слова: биосенсор, глюкозооксидаза, полипирол, медиатор, амперометрия. 2011 Article Поліпірол як платформа глюкозного сенсора / І. Демидчук // Праці Наукового товариства ім. Шевченка. — Л., 2011. — Т. XXVIII: Хемія і біохемія. — С. 113-117. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. 1563-3569 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/75765 541.138 uk Праці наукового товариства ім. Шевченка Західний науковий центр НАН України і МОН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Хемія Хемія |
| spellingShingle |
Хемія Хемія Демидчук, І. Поліпірол як платформа глюкозного сенсора Праці наукового товариства ім. Шевченка |
| description |
Електрохімічним окисненням піролу на платиновому електроді в потенціодинамічному режимі синтезовано поліпірол. Осаджену поліпірольну плівку використали як
платформу при виготовленні глюкозного біосенсора. Досліджено амперометричний
відклик біосенсора на додані кількості глюкози.
Ключові слова: біосенсор, глюкозооксидаза, поліпірол, медіатор, амперометрія. |
| format |
Article |
| author |
Демидчук, І. |
| author_facet |
Демидчук, І. |
| author_sort |
Демидчук, І. |
| title |
Поліпірол як платформа глюкозного сенсора |
| title_short |
Поліпірол як платформа глюкозного сенсора |
| title_full |
Поліпірол як платформа глюкозного сенсора |
| title_fullStr |
Поліпірол як платформа глюкозного сенсора |
| title_full_unstemmed |
Поліпірол як платформа глюкозного сенсора |
| title_sort |
поліпірол як платформа глюкозного сенсора |
| publisher |
Західний науковий центр НАН України і МОН України |
| publishDate |
2011 |
| topic_facet |
Хемія |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/75765 |
| citation_txt |
Поліпірол як платформа глюкозного сенсора / І. Демидчук // Праці Наукового товариства ім. Шевченка. — Л., 2011. — Т. XXVIII: Хемія і біохемія. — С. 113-117. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
| series |
Праці наукового товариства ім. Шевченка |
| work_keys_str_mv |
AT demidčukí polípírolâkplatformaglûkoznogosensora |
| first_indexed |
2025-07-06T00:00:13Z |
| last_indexed |
2025-07-06T00:00:13Z |
| _version_ |
1836853509676335104 |
| fulltext |
Праці НТШ
Хем. Біохем. 2011. Т. 28. C. 113–117
Proc. Shevchenko Sci. Soc.
Chem. Biochem. 2011. Vol. 28. P. 113–117
УДК 541.138
Ірина ДЕМИДЧУК
ПОЛІПІРОЛ ЯК ПЛАТФОРМА ГЛЮКОЗНОГО СЕНСОРА
Львівський національний університет імені Івана Франка,
вул. Кирила і Мефодія, 6, 79005 Львів, Україна
e-mail: demudchuk@ukr.net
Електрохімічним окисненням піролу на платиновому електроді в потенціодинаміч-
ному режимі синтезовано поліпірол. Осаджену поліпірольну плівку використали як
платформу при виготовленні глюкозного біосенсора. Досліджено амперометричний
відклик біосенсора на додані кількості глюкози.
Ключові слова: біосенсор, глюкозооксидаза, поліпірол, медіатор, амперометрія.
До найбільш перспективних методів визначення глюкози належить біосенсор-
ний. Функціонування ензимного сенсора визначається фізико-хімічними власти-
востями іммобілізованого ензимного шару. Фізичну іммобілізацію ензимів вико-
нують не безпосередньо на поверхні електрода, а з використанням проміжних
шарів, які слугують своєрідною матрицею чутливого шару сенсорного пристрою
[1].
З ензимів типу редоксо-оксидаз вибрали глюкозооксидазу – каталізатор окис-
нення глюкози, а матрицею для неї – електрохімічно синтезований поліпірол.
Були зроблені спроби поліпшити властивості глюкозооксидазного електрода
додаванням у поліпірольну матрицю посередника перенесення електронів (медіа-
тора). Робота досліджуваного глюкозооксидазного електрода ґрунтується на реак-
ції окиснення глюкози киснем повітря, яка каталізується глюкозооксидазою
Глюкоза + О2 →GOX глюколактон + H2O2.
Кількість глюкози пропорційна до кількості H2O2, який утворюється в ензимній
реакції. Визначення пероксиду водню звичайно проводять за величиною струму
окиснення
H2O2 → 2Н+ + О2 + 2е.
Ензим у цьому разі переходить у відновлений стан, в якому він неактивний. Ре-
генерація окисненої форми ферменту відбувається за участю медіаторів. Як медіа-
тор використали гексаціаноферат калію – К4Fe(CN)6 [2, 3].
В роботі використовували пірол С4Н5N (Sigma-Aldrich Chemie GmbH, 98%), гек-
саціаноферат калію – ч.д.а. Для приготування розчинів використовували солі: гідро-
фосфат натрію (Na2HPO4·2Н2О) – ч.д.а, дигідрофосфат калію (КH2PO4·2Н2О) – ч.д.а;
D-глюкоза – ч.д.а.
mailto:demudchuk@ukr.net
114 ІРИНА ДЕМИДЧУК
Платинові електроди модифікували плівками електропровідного полімеру
(ЕПП), одержаних методом електрохімічного синтезу з водного середовища. Наяв-
ність на поверхні електрода плівки ЕПП із макромолекулярною структурою
сприяє кращій адсорбції та орієнтації протеїнових молекул ферменту.
Перший етап роботи полягав у створенні матриці-підкладки, яка є основою
чутливого шару сенсорного пристрою. Як платформу вибрали поліпірол. Врахову-
вали те, що поліпірол біологічно сумісний з багатьма ферментами, зокрема, з глю-
козооксидазою. Другою перевагою поліпіролу є його досить висока електропровід-
ність, що важливо у створенні амперометричного біосенсора [4]. Крім того, шля-
хом електрохімічного окиснення піролу можна одержати поліпірол і одночасно
осадити його у вигляді рівномірної плівки. Вибрали потенціодинамічний режим
електролізу, який дає змогу синтезувати поліпірол і контролювати його редокс-
властивості під час процесу.
Фермент іммобілізували на поверхні модифікованих і немодифікованого плати-
нових електродів шляхом накрапування 10 мкл буферного розчину (рН = 7,4) з
концентрацією глюкозооксидази 25 мг/мл, який далі висушували при кімнатній
температурі в атмосфері аргону. Для запобігання вимивання адсорбованого фер-
менту на поверхню сформованого електрода наносили плівку Nafion, шляхом ви-
сушування при кімнатній температурі його 1% спиртового розчину.
При хроноамперометричних дослідженнях потенціал робочого електрода під-
тримували рівним +0,5 В відносно насиченого хлорсрібного електрода порівняння.
У фосфатний буферний розчин порціями додавали 0,1 М розчин глюкози.
Якщо ензим наносити на немодифіковану поверхню платинового електрода, то
під час тестування його на глюкозу спостерігали струми відклику більші, ніж у
випадку модифікованого поліпіролом, але чіткої залежності величини струму від
кількості глюкози не отримали (рис. 1).
-0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
0
2
4
6
8
С
тр
ум
, м
кА
Концентрація, мМ
Рис. 1. Залежність струму відклику глюкозного сенсора на платиновій
платформі від концентрації глюкози.
В області малих концентрацій величини струму практично не залежать від
кількості глюкози. Тому такий ензимний електрод непридатний для визначення
глюкози.
ПОЛІПІРОЛ ЯК ПЛАТФОРМА ГЛЮКОЗНОГО СЕНСОРА 115
На рис. 2 зображено ЦВА платинового електрода у водному розчині піролу на
фоні 0,1 М КСl при скануванні електродного потенціалу в межах від –0,3 до
+1,3 В. На цій ЦВА видно збільшення струму в області потенціалів 0,1 – 0,8 В з
кожним наступним скануванням, що свідчить про нагромадження електроактивної
окисленої форми поліпіролу, яка відновлюється при зворотному ході потенціалу.
Цей електрод використали для створення ензимного сенсора. Ензимний електрод
тестували на вміст глюкози в аналізованому розчині.
-0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
С
тр
ум
, м
А
Потенціал, В
Рис. 2. Циклічна вольтамперограма 0,1 М водного розчину піролу в присутності 0,1 М КCl
на платиновому електроді. Швидкість розгортки потенціалу 50 мВ/с.
Кількість циклів розгортки потенціалу – 10.
На рис. 3 показано залежність величини струму відклику на додані кількості
глюкози. Калібрувальну криву в координатах амперометричний відклик – кон-
центрація глюкози в аналізованому розчині показано на рис. 4.
1500 2000 2500 3000
1 .5
2 .0
2 .5
+ 200
+ 10 0
+1 00
+ 200
+ 60
+ 60
+3 0
+3 0
+ 100
+ 30+1 5
С
тр
ум
, м
кА
Ч ас , с
+ 15
0,0 0 ,5 1 ,0 1,5 2 ,0 2 ,5 3,0 3 ,5
1 ,6
1 ,7
1 ,8
1 ,9
2 ,0
2 ,1
2 ,2
С
тр
ум
, м
кА
Концентрація , мМ /л
Рис. 3. Амперометричний відклик
глюкозного біосенсора на поліпірольній
платформі на додані кількості 0,1 М розчину
глюкози. Числа над стрілками дорівнюють
об’єму доданого розчину глюкози в мкл.
Рис. 4. Залежність струму відклику
глюкозного сенсора на поліпірольній
платформі від концентрації глюкози.
На отриманій кривій можна виділити дві ділянки. Перша належить до малих
концентрацій глюкози від 0 до 1 мМ, друга – до концентрацій глюкози 1,0 –
3,5 мМ. В області малих концентрацій спостерігають лінійну залежність величини
116 ІРИНА ДЕМИДЧУК
струму відклику від концентрації глюкози. При концентрації понад 1,0 мМ струм
відклику досягає насичення, його величина практично не змінюється зі збільшен-
ням концентрації глюкози в аналізованому розчині. Отже, цей сенсор придатний
для визначень кількостей глюкози в межах концентрацій від 0 до 1,0 мМ.
На рис. 5 зображено ЦВА платинового електрода в водному розчині 0,1 М
піролу + 0,1 М К4Fe(CN)6.
-0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
С
тр
ум
, м
А
Потенціал , В
Рис. 5. Циклічна вольтамперограма 0,1 М водного розчину піролу в присутності 0,1 М
К4Fe(CN)6 на платиновому електроді. Швидкість розгортки потенціалу 50 мВ/с.
Кількість циклів розгортки потенціалу – 10.
Тут простежуються чітко виражені редокс-піки. Однак сконструйований на цій
платформі ензимний електрод виявився нечутливим до глюкози. Очевидно, в
цьому випадку накладаються струми окиснення поліпіролу, пероксиду водню,
гексаціаноферату калію і виділити струм, який відповідає окисненню пероксиду
водню неможливо.
Враховуючи отримані результати, можна зробити висновок, що осаджений при
10-кратному скануванні потенціалу поліпірольний шар може бути використаний
як матриця для інкорпорації глюкозооксидази та створення активного шару
біосенсора. Сконструйований біосенсор придатний для визначення глюкози при
концентрації від 0 до 1,0 мМ. Чутливість біосенсора становить 0,58 мА/М. Кіне-
тичні параметри відповідної ферментативної реакції максимальна сила струму і
константа Міхаеліса дорівнюють, відповідно, 1,98 мкА і 1,32×10-2 ммоль/л.
ЛІТЕРАТУРА
1. Trojanowicz M., Geschke O., Krawczynski vcl Krawczyk T., Camman K. Biosensors based
on oxidases immobilized in various conducting polymers // Sensor and Actuators. – 1995. –
Bd. 28. – Р. 191 – 199.
2. Эггинс Б. Химические и биологические сенсоры // М.: Техносфера, 2005.
3. Godet C., Boujtita M., Murr N. E. Direct electron transfer involving a large protein: glucose
oxidase // N. J. Chem. – 1999. – Vol. 23. – P. 795 – 797.
ПОЛІПІРОЛ ЯК ПЛАТФОРМА ГЛЮКОЗНОГО СЕНСОРА 117
4. Ramanaričius A., Ramanavičiene A., Maliuauskas A. Electrochemical sensors based on
conducting polymer – polipyrrole // Electrochemica Acta. – 2006. – Vol. 51. – Р. 6025 –
6037.
SUMMARY
Iryna Demydchuk
POLYPYRROL AS PLATFORM OF GLUCOSE BIOSENSOR
Ivan Franko National University of Lviv,
Kyryla&Mefodia St., 6, 79005 Lviv, Ukraine
It was applied electrochemical oxidation of pyrrol on platinum electrode for synthesis of polypyrrol in the
potentiodynamic mode. Precipitated polypyrrol film was used as platform for designing of glucose biosensor.
Amperometric response of the biosensor to glucose was investigated.
Keywords: biosensor, glucose oxidase, polypyrrol, mediator, amperometry.
РЕЗЮМЕ
Ирина ДЕМЫДЧУК
ПОЛИПИРОЛ В КАЧЕСТВЕ ПЛАТФОРМЫ ГЛЮКОЗНОГО СЕНСОРА
Львовский национальный университет имени Ивана Франко,
ул. Кирилла и Мефодия, 6, 79005 Львов, Украина
Електрохимическим окислением пирола на платиновом електроде в потенциодинамическом режи-
ме синтезирован полипирол. Осажденная полипирольная пленка использована в качестве платформы
при изготовлении глюкозного биосенсора. Изучено амперометрический отклик биосенсора на додан-
ные количества глюкозы.
Ключевые слова: биосенсор, глюкозооксидаза, полипирол, медиатор, амперометрия.
Надійшла 17.01.2011.
Після доопрацювання 12.09.2011.
Прийнята до друку 14.09.2011.
|